CN1117838A - 一种新型的电动手术机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种医用骨骼或硬组织电动手术机，它用逆变器异步电动机(6)代替串激电机，从而提高并稳定了转速。该机主要是采用逆变器异步电动机为动力源，利用逆变器(4)上的变频旋钮(3)调整逆变器异步电机(6)的转速；从而达到从0～35000转/分钟范围内任意调节手机工作转速的目的，这种电动机具有较串激电动机转速高、工作特性硬、噪音低、无火花干扰、易维护、寿命长等优点。

Description

一种新型的电动手术机

本发明涉及一种电动手术机，特别是一种用于对骨骼或硬组织进行铣切或钻孔的电动手术器械，尤其适用于脑外科的开颅手术。

现有的电动开颅机均采用串激电动机作动力源，美国和西德的同类产品的电机最高标称转速为18000转/分钟或25,000转/分钟。由于串激电动机的特性很软，空转时虽然转速较高，但加上负载后，转速马上就降下来，负载越大，转速越低，因而，手术操作时，转速不稳定，而且负载稍大时，转速不够，容易造成铣刀折断，另外，串激电机还存在噪音大，有电火花干扰，寿命短，难维护的缺点。

本发明的目的是：克服上述串激电动机的缺点，提供一种转速稳定并且具有更高的有效转速、噪音小，无电火花干扰以及维护方便的新型电动手术机。

本发明可以通过以下结构和方法来实现；(见图1、2)，其结构包括：机架(11)，电器控制装置(5)、电源开关按钮(1)、软轴(7)、铣手机(12)、钻手机(9)、钻头(10)、铣刀(13)、脚开关(8)、转速显示器(2)、逆变器(4)、逆变器变频旋钮(3)、逆变器异步电动机(6)，逆变器异步电动机的转速为0～35,000转速/分钟。其中，软轴(7)通过其两端的快速接头将逆变器异步电动机(6)的输出端与钻手机(9)或铣手机(12)连接、铣刀(13)装在铣手机(12)上，钻头(10)装在钻手机(9)上；电器控制装置(5)经导线分别与电源开关按钮(1)、脚开关(8)、及逆变器(4)的输入端连接、逆变器变频旋钮(3)及转速显示器(2)与逆变器(4)连接、逆变器(4)的输出端经导线与逆变器异步电动机(6)的输入端连接。由于采有了逆变器异步电动机(6)，由逆变器(4)将输入的单相交流电转换成可调频率的三相交流电，根据公式 $n=\frac{60f}{p}\left(\mathrm{rpm}\right),$ 其中，f为电源电流频率，p为磁极对数、n为转速；转速随电源电流频率的变化而改变，因此，只要调整逆变器(4)的频率就可以达到从0～35,000转/分钟范围内转速的任意调整之目的。其工作原理如下：按下电源开关按钮(1)，接通电源，旋转逆变器变频旋钮(3)，将逆变器(4)的频率调至需要的频率f，踏下脚开关(8)，逆变器异步电机(6)就按照 $n=\frac{60f}{p}\left(\mathrm{rpm}\right)$ 公式规定的速度旋转，转速从转速显示器(2)中读出；逆变器异步电动机(6)的动力通过软轴(7)传到铣手机(12)或钻手机(9)上进行骨骼的铣削或钻孔。

为了增强手术机的功能，本发明的手术机还可以并列增设1-3台普通的异步电动机(14)作为逆变器异步电动机(6)功能的补充(图3)，这样既可以利用逆变器异步时机(6)作高速转动的动力源，在需要转速较慢而扭矩大的动力源时，又可以按动电器控制装置(5)上的按钮(15)通过电器控制装置(5)里增设的电机转换装置将电源转接至普通异步电动机(14)进行工作。这样，本发明的手术机既可以满足高转速的要求，又可满足大扭矩的要求，逆变器及其逆变器异步电动机的功率就可以降低，其制造成本明显降低。

传统的手术机由于采用串激电机作为动力源，其铣手机和钻手机设有专门的变速齿轮机构，本发明的手术机由于采用了逆变器异步电机(6)，其转速可由逆变器(4)作平滑调整，因此，可以省略手机内的变速齿轮机构，其结构改变如下(见图4、5)逆变器异步电动机(6)的输出端与软轴(7)的快速接头连接，软轴(7)的另一端的快速接头直接与铣手机(12)上的主轴(17)连接，主轴(17)与铣刀(13)连接。而在钻手机方面：逆变器异步电动机(6)或普通异步电动机(14)的输出端与软轴(7)的快速接头连接，软轴(7)另一端的快速接头与钻手机(9)的齿轮轴(18)连接、齿轮轴(18)上的齿轮与装在主轴(19)上的齿轮(20)相啮合，主轴(19)上装有上牙嵌离合器(21)及带有下牙嵌离合器的钻头夹头(22)。

由于手术机工作具有高转速的特点，这就要求手术刀具有较高的硬度，耐磨性及足够的韧性，本发明把工业上近期广泛使用的气相沉积，在工件表面上涂镀超硬涂层的方法移植到医疗手术刀具的处理上，在铣刀(13)和钻头(10)上涂镀上一层超硬涂层，以延长刀具的使用寿命；所采用的涂镀材料可以是氮化钛、碳化钛、三氧化二铝；其中使用氮化钛材料作涂层可使刀具的寿命提高2-5倍。

图1是本发明的正面示意图。

图2是本发明的左侧示意图。

图3是本发明的增设普通异步电机的正面示意图。

图4是本发明的不带变速齿轮机构的铣手机剖视图。

图5是本发明的不带变速齿轮机构的钻手机剖视图。

本发明由于将工业领域近期已使用的逆变器异步电动机改造、移植于医疗手术机上，代替了传统的串激电机，从而可以根据 $n=\frac{60f}{p}\left(\mathrm{rpm}\right)$ 的公式，通过调整逆变器的频率达到对电机转速从0～35000转/分钟的任意调节，由于逆变器异步电动机具有更高的有效转速，工作特性硬，改善了手术切削或钻孔的效果，而且噪音低，无电火花干扰，易维护，寿命长，从而提高了手术机的整体性能。

实施例1，

一种新型手术机，其包括：机架(11)、电源开关按钮(1)、电器控制装置(5)、软轴(7)、铣手机(12)、钻手机(9)、钻头(10)、铣刀(13)、脚开关(8)、转速显示器(2)、逆变器(4)、逆变器异步电动机(6)、逆变器变频旋钮(3)、逆变器异步电动机转速由0～35000转/分钟；在机架(11)上、软轴(7)通过其两端的快速接头将逆变器异步电动机(6)的输出端与钻手机(9)或铣手机(12)连接、铣刀(13)装在铣手机(12)上，钻头(10)装在钻手机(9)上，铣刀和钻头均采用气相沉积，在其表面镀上一层超硬涂层--氮化钛；电器控制装置(5)经导线分别与电源开关按钮(1)，脚开关(8)、逆变器(4)的输入端连接，逆变器变频旋钮(3)及转速显示器(2)与逆变器(4)连接，逆变器(4)的输出端经导线与逆变器异步电动机(6)的输入端连接。另外；在与铣手机(12)的连接方面，逆变器异步电动机(6)的输出端与软轴(7)的快速接头连接、软轴(7)的另一端快速接头直接与铣手机上的主轴(17)连接，主轴(17)与铣刀(13)连接。在与钻手机(9)的连接方面，逆变器异步电动机(6)的输出端与软轴(7)的快速接头连接、软轴(7)另一端的快速接头与钻手机(9)的齿轮轴(18)连接，齿轮轴(18)上的齿轮与装在主轴(19)上的齿轮(20)相啮合，主轴(19)上装有上牙嵌离合器(21)及带有下牙嵌离合器的钻头夹头(22)。

实施例2，

根据实施例1所述的新型手术机，在其机架(11)上的机箱内增设1部普通异步电动机(14)，在电器控制装置(5)内增设一个电机转换装置，该装置的一端分别与按钮(16)，按钮(15)连接，该装置的另一端分别连接相应的电动机(6)、(14)，逆变器异步电动机(6)经软轴(7)与铣手机(12)连接，普通异步电动机(14)经软轴(7)与钻手机(9)连接；其余部分与实施例1相同。

Claims (7)

1、一种新型的电动手术机，其包括：机架(11)、电器控制装置(5)、电源开关按钮(1)、软轴(7)、铣手机(12)、钻手机(9)、钻头(10)、铣刀(13)、脚开关(8)、转速显示器(2)、其特征在于：还包括，逆变器(4)、逆变器变频旋钮(3)、逆变器异步电动机(6)；逆变器(4)的输入端经导线与电器控制装置(5)连接，逆变器(4)的输出端经导线与逆变器异步电动机(6)的输入端连接。

2、根据权利要求1所述的新型电动手术机，其特征在于：在机架(11)上的机箱内增设1-3部与逆变器异步电动机(6)并列的普通异步电动机(14)，在电器控制装置(5)内增设一个电机转换装置，该装置的一端分别与按钮(15)和(16)连接；另一端分别连接逆变器异步电动机(6)、普通异步电动机(14)的输入端；逆变器异步电动机(6)经软轴(7)与铣手机(12)连接，普通异步电动机(14)经软轴(7)与钻手机(9)连接。

3、根据权利要求1或2所述的新型电动手术机，其特征于：逆变器异步电动机(6)的转速为0～35000转/分钟。

4、根据权利要求1或2所述的电动手术机，其特征在于：逆变器异步电动机(6)的输出端与软轴(7)的快速接头连接，软轴(7)的另一端快速接头直接与铣手机(12)上的主轴(17)连接。

 5、根据权利要求1或2所述的电动手术机，其特征在于：逆变器异步电动机(6)的输出端与软轴(7)的快速接头连接，软轴(7)另一端的快速接头与钻手机(9)的齿轮轴(18)直接连接。

6、根据权利要求1或2所述的新型电动手术机，其特征在于：采用气相沉积，在铣刀(13)和钻头(10)上镀上一层超硬涂层。

7、根据权利要求6所述的新型电动手术机，其特征在于：在铣刀(13)和钻头(10)上所镀的超硬涂层是氮化钛、碳化钛、三氧化二铝中的一种。

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